JP3655201B2 - Hybrid magnet type DC machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流機における固定子にコイルと永久磁石とを備えたハイブリッド磁石型直流機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より開発が進められている低消費電力で高トルク小型モータは、自動車、OA機器、自販機、医療・福祉機器分野などで幅広く利用されている。通常、この種の分野に用いられているモータは、永久磁石を用いたモータがほとんどで、技術的にかなり成熟している。このため、飛躍的な高効率化、小型高トルク化は難しい。この小型高トルク化のためにハイブリッド磁石を利用したモータが知られている。
【0003】
本出願人がこのような高効率化、小型高トルク化を追求したハイブリッド磁石型直流モータを提案しており、その一例として図4に示す。詳述すると、直流モータ50の電機子51は、モータ回転軸52に外嵌状態に固定された回転鉄心53と、回転鉄心53に巻回された回転コイル54とを有する。回転鉄心53には、その中央部から放射状に複数個のティース53aが延出形成されている。
【0004】
直流モータ50のヨーク55の内周面側には、略円環状の固定子56が固定されている。固定子56は、2つの電磁石57,58と一対の永久磁石59,60とを有するハイブリッド磁石として構成され、前記電機子51の外周面と所定のギャップで対向する状態に配置されている。つまり、固定子56は、図4に示すように、2つの電磁石57,58が電機子51を挟んで対向配置された状態で組付けられている。
【0005】
前記電磁石57,58は固定鉄心61,62と、その鉄心部に巻回された固定コイル63,64とを有している。固定鉄心61,62は断面略半円状の板材からなるポールコア65,66を備える。ポールコア65,66は、前記電機子51のティース53aと所定のギャップで対向配置されている。
【0006】
ポールコア65,66は、周方向両側に長く延出する板状の延出部65a,66aを有する。延出部65a,66aはその周方向両端部で屈曲して径方向外側へ延びている。2つのポールコア65,66の各両端部では、径方向に延びる延出部65a,66aが所定距離を隔して対向する状態にある。
【0007】
2つの永久磁石59,60は、2つのポールコア65,66の各両端部で対峙する一対の延出部65a,66a間にそれぞれ挟持されている。すなわち永久磁石59,60のN極は、N極のポールコア65の延出部65aに当接し、永久磁石59,60のS極は、S極のポールコア66の延出部66aに当接している。永久磁石59,60はN極とS極を結ぶ方向がモータ周方向とほぼ一致する向きに配置されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この構造を有する直流モータでは、更なる高トルク化を図るために永久磁石の磁力を多くするには、ポールコアと対面する永久磁石の側面の面積を大きくする必要がある。つまり、図4において、永久磁石59,60の側面59a,60aのモータ径方向寸法を大きくすることによって永久磁石59,60の側面59a,60aの面積を大きくする必要がある。そのため、ハイブリッド磁石部がモータ径方向において厚くなり、ヨーク部径が大きくなってしまう。これは、直流モータの小型化を図る上の問題点となるとともに、直流モータの製造コストが高くなるという問題点となった。
【0009】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、大型化及びコストアップをすることはなくハイブリッド化の効果アップを図ることができるハイブリッド磁石型直流機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、周面に極歯を有する回転鉄心に回転コイルが巻装され整流装置により常に回転力を生じる磁場を発生させる電機子と、前記回転鉄心に近接対向するポールコアを有する固定鉄心に固定コイルが内空が前記電機子を向くように巻装され、周方向に交互に異極性の磁場を発生させる複数の電磁石、および複数の電磁石の間にそれぞれ設けられN極の固定鉄心にN極を当接しS極の固定鉄心にS極を当接した複数の永久磁石からなるハイブリッド磁石と、前記永久磁石と磁気離間して配置され前記固定鉄心の突部にて接触する磁気透過性の固定ヨークとを備え、前記ポールコアは断面略半円状に形成され、前記電磁石の両端から突出する延出部の外周面側に前記永久磁石の内周面側を当接させたことを要旨とする。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記永久磁石は、両磁気部を備え、当該両磁気部がそれぞれ磁気方向が相反するように配置されるとともに、磁性絶縁体により磁気離間されていることを要旨とする。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記永久磁石の両磁気部は、そのN極とS極とを結ぶ方向が前記電機子の径方向に沿うように配置したことを要旨とする。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記永久磁石の両磁気部は、その外周面側に該両磁気部を跨る磁気透過板材が当接し、その磁気透過板材と前記ポールコアとで挟持されるように配置したことを要旨とする。
【0014】
(作用)
請求項1および2に記載の発明によれば、永久磁石の磁気が電磁石の磁気の方向と同じになるように永久磁石が固定鉄心と当接して配置されているので、電磁石の磁束+永久磁石の磁束という強力な磁束を得ることができる。また、固定コイルの内空は電機子を向いているので、電磁石の磁気方向を電機子側に向くように固定鉄心を屈曲させるなどの形状をとる必要があまりない。このため、固定鉄心から出る磁束がトルクの発生に無駄なく用いられる。
【0015】
さらに、永久磁石を円周方向に延びるポールコアの延出部の外周面側に当接させるように配置したため、固定鉄心(つまりポールコア)と永久磁石との接触面積を固定ヨークの直径を大きくすることなく広げることができる。その結果、大型化及びコストアップをすることはなく直流機のハイブリッド化の効果アップを図ることができる。しかも、延出部では電磁石の磁気と永久磁石の磁気が同じ極性で発生するので磁束が強力になり、永久磁石の磁束がヨーク側ではなくポールコアに流れやすくなる。
【0016】
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の作用に加えて、永久磁石の両磁気部は、そのN極とS極を結ぶ方向(つまり磁気の方向)が電機子の径方向に沿うように配置したので、永久磁石の両磁気部の着磁方向が電機子径方向の直線状の着磁にて行うことができる。その結果、永久磁石の着磁が容易にできることから、直流機のコスト低減を更に図ることができる。
【0017】
請求項4に記載の発明によれば、請求項2又は3に記載の発明の作用に加えて、両磁気部の磁気は磁気透過板材により導通され、回転コイル及び固定コイルの励磁電流が「0」のときは、永久磁石の磁力線は、固定子内のみを通る閉回路を作る。その結果、漏れ磁束を無視すればコギングトルクが「0」になり、直流機が駆動開始するときのコギングが発生し難くなる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したハイブリッド磁石型の直流モータについて、図1〜図3に基づいて説明する。
【0019】
図1は、直流モータの側断面を示す。ハイブリッド磁石型直流機としての直流モータ1のモータハウジング2は、筒状の固定ヨーク3と、固定ヨーク3の両端に固定された2つのエンドフレーム4,5とからなる。エンドフレーム4,5には各々の中心部に軸受6,7が固設されている。固定ヨーク3とエンドフレーム4,5とで形成される空間にはロータ10が収容されている。ロータ10の回転軸11はエンドフレーム4の貫通孔4aからその先端部を一部突出させた状態で、両軸受6,7により回転可能に支持されている。
【0020】
直流モータ1はブラシ式直流モータであって、ロータ10は、回転軸11上に一体的に固定された電機子(アーマチャ)20と、整流子(コンミテータ)21とを有する。整流子21は、エンドフレーム5側の内部に位置するように配置されている。固定ヨーク3とエンドフレーム5との間を内部で略区画するように配置された略円環状の台板22には2つのブラシホルダ23が支持されている。各ブラシホルダ23に保持された2本のブラシ24は、整流子21を挟む両側から整流子21の外周面に当接している。このブラシ24には配線およびコネクタ(いずれも図示省略)を介して直流電流が給電されるようになっている。なお、整流子21、ブラシホルダ23およびブラシ24により、整流装置が構成される。
【0021】
また固定ヨーク3の内周面には、略円環状の固定子(ステータ)30が固定されている。固定子30は、電機子20の外周面と所定のギャップで対向する状態に配置されている。本実施形態の固定子30は、2つの電磁石31,32と2つの永久磁石33,34とを有するハイブリッド磁石として構成される。電磁石31,32は固定鉄心35,36と、その鉄心部に巻回されたコイル(以下、固定コイルと称す)37,38とを有している。
【0022】
以下、電機子20および固定子30の構造について詳しく説明する。
図3は、直流モータ1の正断面を示す。同図に示すように、電機子20は、回転軸11に外嵌状態に固定された回転鉄心25と、回転鉄心25に巻回されたコイル(以下、回転コイルと称す)26とを有する。回転鉄心25には、その中央部から放射状にかつ等角度間隔に複数個(本実施形態では10個)の極歯としてのティース25aが延出形成されている。
【0023】
隣り合うティース25a間で形成される空間はスロット25bを構成することになる。コイル26は、ティース25aの軸部に巻回された状態でスロット25b内に収容されている。ティース25aに巻回されたコイル26には、整流子21に当接するブラシ24を介して直流電流が通電される。
【0024】
一方、固定子30は、図3に示すように直流モータ1の軸方向から見たときに、2つの電磁石31が電機子20を挟んで対向配置された状態で組付けられている。各電磁石31の固定鉄心35,36は断面略半円状の板材からなるポールコア39,40を備える。ポールコア39,40は、電機子20のティース25aと所定のギャップで対向配置されている。固定鉄心35,36は突部35a,36aを備えている。そして、固定コイル37,38は、内空(コイル軸心方向)が前記電機子20を向く(つまり、固定コイル37,38の軸心方向が電機子20の略径方向となる)ように固定鉄心35,36の突部35a,36aに巻回されている。また、2つの固定コイル37,38はモータ軸方向から見たときに略半円弧をなす状態に対向配置されている。
【0025】
固定コイル37,38は、配線およびコネクタ(いずれも図示省略)を介して直流電流が給電されるようになっている。直流モータ1を駆動させるためにその駆動用のスイッチがオンされると、電機子20の回転コイル26と、電磁石31,32の固定コイル37,38に直流が給電される。固定コイル37,38の巻回方向は、モータ外周面側から見たときに互いに逆巻きになるように設定されている。このため、固定コイル37,38が励磁された時は、図3において、上側に位置する電磁石31のポールコア39がN極に磁化し、下側に位置する電磁石32のポールコア40がS極に磁化するようになっている。
【0026】
ポールコア39,40は、円弧状に形成され、前記電磁石31,32の両端から突出した延出部39b,39c,40b,40cを有している。ポールコア39の両端延出部39b,39cとポールコア40の両端延出部40b,40cとは所定距離を隔して対向する状態にある。
【0027】
前記永久磁石33は、断面扇状に形成された2つの磁気部33a,33bを備えている。両磁気部33a,33bはそれぞれ磁気方向が相反するように配置されている。本実施形態では、磁気部33aは、その内周面側がN極となり、その外周面側がS極となっている。また、磁気部33bは、その内周面側がS極となり、その外周面側がN極となっている。両磁気部33a,33b間には、磁性絶縁体としての樹脂片Tが介在され、その樹脂片Tにより磁気離間されている。
【0028】
また、永久磁石33は、その一方の磁気部33aの内周面側(N極)がN極に磁化される前記ポールコア39の一端延出部39bの外周面側に当接し、その他方の磁気部33bの内周面側(S極)がS極に磁化される前記ポールコア40の一端延出部40bの外周面側に当接するように配置されている。さらに、永久磁石33の外周面側には、前記両磁気部33a,33bを跨る磁気透過板材としてのコアプレート41が当接している。つまり、永久磁石33は、前記ポールコア39,40とコアプレート41とで挟持されるとともに、両磁気部33a,33bの磁気はコアプレート41により導通されるようになっている。これにより、永久磁石33はその磁気が電機子20の径方向(モータ径方向)に沿うように形成されている。
【0029】
同様に、前記永久磁石34は、断面扇状に形成された2つの磁気部34a,34bを備えている。両磁気部34a,34bはそれぞれ磁気方向が相反するように配置されている。本実施形態では、磁気部34aは、その内周面側がN極となり、その外周面側がS極となっている。また、磁気部34bは、その内周面側がS極となり、その外周面側がN極となっている。両磁気部34a,34b間には、磁性絶縁体としての樹脂片Tにより磁気離間されている。
【0030】
また、永久磁石34は、その一方の磁気部34aの内周面側(N極)がN極に磁化される前記ポールコア39の他端延出部39cの外周面側に当接し、その他方の磁気部34bの内周面側(S極)がS極に磁化される前記ポールコア40の他端延出部40cの外周面側に当接するように配置されている。さらに、永久磁石34の外周面側には、前記両磁気部34a,34bを跨る磁気透過板材としてのコアプレート42が当接している。つまり、永久磁石34は、前記ポールコア39,40とコアプレート42とで挟持されるとともに、両磁気部34a,34bの磁気はコアプレート41により導通されるようになっている。これにより、永久磁石34はその磁気が電機子20の径方向(モータ径方向)に沿うように形成されている。
【0031】
前記コアプレート41,42の外周面側と、固定ヨーク3の内周面側との間には、樹脂製板材からなる絶縁材43,44がそれぞれ介装されている。この絶縁材43,44の介在によって、永久磁石33,34と固定ヨーク3との間は磁気離間し、この間の磁気絶縁を確保している。このような磁気絶縁を確保することで、永久磁石33,34の磁束が、必ず各ティース25aと対向するポールコア39,40を経由するように設定されている。
【0032】
一方、電機子20側の回転コイル26は、回転鉄心25において図3における左側略半分の各ティース25aがN極に磁化され、右側略半分の各ティース25aがS極に磁化されるようにその巻き方向が設定されている。そして直流モータ1の駆動時には、ロータ10は図3における反時計回り方向に回転する。
【0033】
次に、このハイブリッド磁石型の直流モータ1の作用を図2に従って説明する。図2(a)は直流モータ1に電源供給していない状態を示し、図2(b)は直流モータ1の固定コイル37,38に電源供給している状態を示す。
【0034】
直流モータ1に電源供給していない時は、回転コイル26にも固定コイル37,38にも直流電流は流されない。図2(a)に示すように両コイル26,37,38の励磁電流が「0」のときは、永久磁石33,34の磁力線Aは、実線で示すように固定子30内のみを通る閉回路を作る。よって、漏れ磁束を無視すればコギングトルクが「0」になる。この結果、直流モータ1が駆動開始するときのコギングが発生し難くなる。
【0035】
また、直流モータ1の固定コイル37,38に電源供給している時には、固定コイル37,38に直流電流が流される。電機子20側の回転コイル26に流れる電流は、ロータ10の回転に同期して向きが切り換わる。その結果、図2(b)における電機子20において、左側略半分に位置する各ティース25aがN極に磁化され、右側略半分に位置する各ティース25aがS極に磁化される。また固定子30側の固定コイル37,38に流れる直流電流によって、図2(b)における固定子30では、上側のポールコア39がN極に磁化し、下側のポールコア40がS極に磁化する。
【0036】
そして、ロータ10の左側略半分のN極に磁化した各ティース25aは、固定子30の上側略半分に位置するN極のポールコア39から反発力を受けるとともに、固定子30の下側略半分に位置するS極のポールコア40から吸引力を受ける。同様に、ロータ10の右側略半分のS極に磁化した各ティース25aは、固定子30の下側略半分に位置するS極のポールコア40から反発力を受けるとともに、固定子30の上側略半分に位置するN極のポールコア39から吸引力を受ける。このため、ロータ10には図2における反時計回り方向の回転駆動力が作用して、直流モータ1は回転駆動する。
【0037】
この際、図2(b)に示すように、固定コイル37,38が作る磁力線Bは、実線に示すような閉回路となる。このとき永久磁石33,34の磁力線Aは、固定コイル37,38の作る磁力線による引き込み作用によってポールコア39,40からティース25aを経由してロータ10側へ引き込まれて、破線に示すように固定コイル37,38の磁力線Bと同じ方向となる。よって、固定コイル37,38の磁力線Bと永久磁石33,34の磁力線Aとが強め合う増幅作用によって、固定子30と電機子20との間を通る磁力線が増幅される。この結果、直流モータ1は大きな駆動トルクで回転する。
【0038】
以上詳述したように本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)本実施形態では、永久磁石33,34は、その磁束が電磁石31,32の磁束と同じ方向になるように固定鉄心35,36と当接して配置されているので、電磁石31,32の磁束+永久磁石の磁束という強力な磁束を得ることができる。
【0039】
(2)本実施形態では、永久磁石33,34の両磁気部33a,33b,34a,34bは、ポールコア39,40の延出部39b,39c,40b,40cに対し、そのN極面がN極側の延出部39b,39cの外周面側に、S極面がS極側の延出部40b,40cの外周面側に当接している。従って、延出部39b,39c,40b,40cでは電磁石31,32の磁気と永久磁石33,34の両磁気部33a,33b,34a,34bの磁気が同じ極性で発生するので磁束が強力になり、しかも、永久磁石33,34の磁束が固定ヨーク3側ではなくポールコア39,40に流れやすくなる。
【0040】
また、この構成により、固定鉄心35,36(つまりポールコア39,40)と永久磁石33,34との接触面積は、延出部39b,39c,40b,40cの円周上の長さを長くすることによって大きくすることができる。その結果、固定鉄心35,36(つまりポールコア39,40)と永久磁石33,34との接触面積を固定ヨーク3の直径を大きくすることなく広げることができる。その結果、直流モータ1の大型化及びコストアップをすることはなくハイブリッド化の効果アップを図ることができる。
【0041】
(3)本実施形態では、固定コイル37,38の内空(コイル軸心方向)は電機子20を向いているので、電磁石31,32の磁気の方向を電機子20側に向くように固定鉄心35,36を屈曲させるなどの形状をとる必要があまりない。このため、固定鉄心35,36から出る磁束がトルクの発生に無駄なく用いられる。
【0042】
(4)本実施形態では、永久磁石33は、その両磁気部33a,33bが樹脂片Tを挟んでポールコア39,40とコアプレート41とで挟持されるように配置されている。また、永久磁石34は、その両磁気部34a,34bが樹脂片Tを挟んでポールコア39,40とコアプレート42とで挟持されるように配置されている。従って、永久磁石33,34は、ずれが無くより安定に配置されることができる。
【0043】
(5)本実施形態では、永久磁石33,34の両磁気部33a,33b,34a,34bは、それぞれのN極とS極を結ぶ方向(つまり磁気の方向)がモータ径方向に沿うように配置したので、永久磁石33,34の両磁気部33a,33b,34a,34bの着磁方向がモータ径方向の直線状の着磁にて行うことができる。その結果、永久磁石33,34の着磁が容易にできることから、直流モータ1のコスト低減を図ることができる。
【0044】
なお、実施の形態は、上記に限定されず以下の態様でも実施できる。
○ハイブリッド磁石型直流機は、インナーロータ式に限定されない。アウターロータ式で構成することもできる。
【0045】
○ティースの形状や数は、適宜変更できる。
○固定子側の電磁石は2個に限定されない。つまり固定子側(ポールコア)の磁極は、周方向にN極とS極を交互に配置できるのであれば足り、この限りにおいて電磁石は偶数個であればよい。例えば固定子側に4個の電磁石を周方向に配列する構造を採ることもできる。もちろん電磁石を6個以上の複数個とすることもできる。
【0046】
○永久磁石33は、その両磁気部33a,33bが樹脂片Tを挟み、永久磁石34は、その両磁気部34a,34bが樹脂片Tを挟むように配置されたが、樹脂片Tの代わりに、永久磁石33の両磁気部33a,33b間に隙間を、永久磁石34の両磁気部34a,34b間に隙間を設けて実施してもよい。
【0047】
前記実施形態及び別例(各図面を含む)から把握される技術的思想を、以下に記載する。
(1) 請求項1〜4の技術的思想のいずれかにおいて、前記固定鉄心(35,36)は、前記電機子(20)の極歯(25a)と対向する円弧面を有するとともに磁極となるポールコア(39,40)を備える。
【0048】
(2)前記(1)の技術的思想において、前記ポールコア(39,40)は周方向に複数の極歯(25a)と一度に対向するだけの長さを有する。
(3)請求項1〜4及び前記(1)(2)の技術的思想のいずれかにおいて、前記固定鉄心(35,36)には、前記ポールコア(39,40)の外周面側背面に突部(35a,36a)が設けられており、前記固定コイル(37,38)は該突部(35a,36a)に巻回されている。
【0049】
(4)請求項1〜4及び前記(1)〜(3)の技術的思想のいずれかにおいて、前記電磁石(31,32)は2つである。
【0050】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項1〜4に記載の発明によれば、大型化及びコストアップをすることはなく直流機のハイブリッド化の効果アップを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のハイブリッド磁石型直流機の側断面図。
【図2】本実施形態のハイブリッド磁石型直流機の作用を説明する断面図。
【図3】本実施形態の直流機の正断面図。
【図4】従来のハイブリッド磁石型直流機の正断面図。
【符号の説明】
1…ハイブリッド磁石型直流機としての直流モータ、3…固定ヨーク、20…電機子、25…回転鉄心、25a…極歯としてのティース、26…回転コイル、30…固定子(ステータ)、31,32…固定子を構成する電磁石、33,34…永久磁石、33a,33b…永久磁石33を構成する両磁気部、34a,34b…永久磁石34を構成する両磁気部、35,36…固定鉄心、35a,36a…固定鉄心を構成する突部、37,38…固定コイル、39,40…ポールコア、39b,39c,40b,40c…ポールコアの延出部、41,42…磁気透過板材としてのコアプレート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid magnet type DC machine in which a stator in a DC machine is provided with a coil and a permanent magnet.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Low power consumption and high torque small motors that have been developed in the past have been widely used in the fields of automobiles, OA equipment, vending machines, medical / welfare equipment, and the like. Normally, most of the motors used in this type of field are motors using permanent magnets, and the technology is quite mature. For this reason, it is difficult to dramatically increase the efficiency and reduce the torque. A motor using a hybrid magnet is known in order to reduce the size and increase the torque.
[0003]
The present applicant has proposed a hybrid magnet type DC motor pursuing such high efficiency and small size and high torque, and an example thereof is shown in FIG. More specifically, the
[0004]
A substantially
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The two
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the DC motor having this structure, in order to increase the magnetic force of the permanent magnet in order to further increase the torque, it is necessary to increase the area of the side surface of the permanent magnet that faces the pole core. That is, in FIG. 4, it is necessary to increase the area of the side surfaces 59a and 60a of the
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hybrid magnet type DC machine that can increase the effect of hybridization without increasing the size and cost. There is.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an invention according to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the hybrid magnet type DC machine according to the first aspect, the permanent magnet includes both magnetic parts, and the magnetic parts are arranged so that the magnetic directions are opposite to each other. The gist is that they are magnetically separated by a magnetic insulator.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the hybrid magnet type DC machine of the second aspect, in the both magnetic parts of the permanent magnet, the direction connecting the N pole and the S pole is along the radial direction of the armature. The gist of this arrangement is as follows.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the hybrid magnet type DC machine according to the second or third aspect of the present invention, the magnetic transmission plate material straddling the two magnetic parts is in contact with the two magnetic parts of the permanent magnet on the outer peripheral surface side. The gist is that the magnetically permeable plate member and the pole core are disposed so as to be sandwiched.
[0014]
(Function)
According to the first and second aspects of the present invention, the permanent magnet is disposed in contact with the fixed iron core so that the magnetism of the permanent magnet is the same as the magnetism of the electromagnet. It is possible to obtain a strong magnetic flux called the magnetic flux. Further, since the inner space of the fixed coil faces the armature, it is not necessary to take a shape such as bending the fixed iron core so that the magnetic direction of the electromagnet faces the armature side. For this reason, the magnetic flux which comes out of a fixed iron core is used for generation of torque without waste.
[0015]
Furthermore, since the permanent magnet is disposed so as to abut on the outer peripheral surface side of the extending portion of the pole core extending in the circumferential direction, the contact area between the fixed iron core (that is, the pole core) and the permanent magnet is increased in diameter of the fixed yoke. It can be expanded without much. As a result, the effect of hybridizing the DC machine can be improved without increasing the size and cost. In addition, since the magnetism of the electromagnet and the magnetism of the permanent magnet are generated with the same polarity in the extended portion, the magnetic flux becomes strong, and the magnetic flux of the permanent magnet tends to flow not to the yoke side but to the pole core.
[0016]
According to the invention described in
[0017]
According to the invention described in claim 4, in addition to the operation of the invention described in
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a hybrid magnet type DC motor embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 shows a side cross section of a DC motor. A
[0020]
The
[0021]
A substantially annular stator (stator) 30 is fixed to the inner peripheral surface of the fixed
[0022]
Hereinafter, the structures of the
FIG. 3 shows a front section of the
[0023]
A space formed between
[0024]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
[0025]
The fixed coils 37 and 38 are supplied with a direct current through wiring and connectors (both not shown). When the driving switch is turned on to drive the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
Similarly, the
[0030]
The
[0031]
Between the outer peripheral surface side of the
[0032]
On the other hand, the rotating
[0033]
Next, the operation of the hybrid magnet
[0034]
When no power is supplied to the
[0035]
Further, when power is supplied to the fixed coils 37 and 38 of the
[0036]
Each
[0037]
At this time, as shown in FIG. 2B, the magnetic field lines B formed by the fixed coils 37 and 38 form a closed circuit as shown by a solid line. At this time, the magnetic lines A of the
[0038]
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the
[0039]
(2) In the present embodiment, the
[0040]
Further, with this configuration, the contact area between the fixed
[0041]
(3) In this embodiment, since the inner space (coil axis direction) of the fixed coils 37 and 38 faces the
[0042]
(4) In the present embodiment, the
[0043]
(5) In the present embodiment, the
[0044]
In addition, embodiment is not limited above, It can implement also in the following aspects.
○ The hybrid magnet type DC machine is not limited to the inner rotor type. An outer rotor type can also be used.
[0045]
○ The shape and number of teeth can be changed as appropriate.
○ The number of electromagnets on the stator side is not limited to two. In other words, the magnetic poles on the stator side (pole core) need only be able to alternately arrange N poles and S poles in the circumferential direction. For example, it is possible to adopt a structure in which four electromagnets are arranged in the circumferential direction on the stator side. Of course, a plurality of electromagnets can be used.
[0046]
The
[0047]
The technical idea grasped from the embodiment and other examples (including each drawing) will be described below.
(1) In any one of the technical ideas of
[0048]
(2) In the technical idea of the above (1), the pole core (39, 40) has a length sufficient to face the plurality of pole teeth (25a) at a time in the circumferential direction.
(3) In any one of the technical ideas of
[0049]
(4) In any one of the technical ideas of
[0050]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first to fourth aspects of the invention, the effect of hybridizing the DC machine can be improved without increasing the size and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a hybrid magnet type DC machine of an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the operation of the hybrid magnet type DC machine of the present embodiment.
FIG. 3 is a front sectional view of the DC machine of the present embodiment.
FIG. 4 is a front sectional view of a conventional hybrid magnet type DC machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記回転鉄心(25)に近接対向するポールコア(39,40)を有する固定鉄心(35,36)に固定コイル(37,38)が内空が前記電機子(20)を向くように巻装され、周方向に交互に異極性の磁場を発生させる複数の電磁石(31,32)、および複数の電磁石(31,32)の間にそれぞれ設けられN極の固定鉄心(35)にN極を当接しS極の固定鉄心(36)にS極を当接した複数の永久磁石(33,34)からなるハイブリッド磁石(30)と、
前記永久磁石(33,34)と磁気離間して配置され前記固定鉄心(35,36)の突部(35a,36a)にて接触する磁気透過性の固定ヨーク(3)とを備え、
前記ポールコア(39,40)は断面略半円状に形成され、前記電磁石(31,32)の両端から突出する延出部(39b,39c,40b,40c)の外周面側に前記永久磁石(33,34)の内周面側を当接させたことを特徴とするハイブリッド磁石型直流機。An armature (20) in which a rotating coil (26) is wound around a rotating iron core (25) having pole teeth (25a) on the peripheral surface and a magnetic field that always generates a rotational force is generated by a rectifier (21, 24);
Fixed coils (37, 38) are wound around fixed iron cores (35, 36) having pole cores (39, 40) close to and facing the rotating iron core (25) so that the inner space faces the armature (20). The N pole is applied to the N pole fixed iron core (35) provided between the plurality of electromagnets (31, 32) and the plurality of electromagnets (31, 32) that alternately generate magnetic fields of different polarities in the circumferential direction. A hybrid magnet (30) comprising a plurality of permanent magnets (33, 34) in contact with the S pole fixed iron core (36) in contact with the S pole;
A magnetically permeable fixed yoke (3) arranged magnetically spaced from the permanent magnets (33, 34) and in contact with the protrusions (35a, 36a) of the fixed iron core (35, 36);
The pole core (39, 40) is formed in a substantially semicircular cross-section, and the permanent magnet ( 33, 34) a hybrid magnet type DC machine characterized in that the inner peripheral surface side is brought into contact.
前記永久磁石(33,34)は、両磁気部(33a,33b,34a,34b)を備え、当該両磁気部(33a,33b,34a,34b)がそれぞれ磁気方向が相反するように配置されるとともに、磁性絶縁体により磁気離間されていることを特徴とするハイブリッド磁石型直流機。In the hybrid magnet type DC machine according to claim 1,
The permanent magnet (33, 34) includes both magnetic parts (33a, 33b, 34a, 34b), and the magnetic parts (33a, 33b, 34a, 34b) are arranged so that their magnetic directions are opposite to each other. In addition, a hybrid magnet type DC machine characterized by being magnetically separated by a magnetic insulator.
前記永久磁石(33,34)の両磁気部(33a,33b,34a,34b)は、そのN極とS極とを結ぶ方向が前記電機子(20)の径方向に沿うように配置したことを特徴とするハイブリッド磁石型直流機。In the hybrid magnet type DC machine according to claim 2,
The magnetic parts (33a, 33b, 34a, 34b) of the permanent magnet (33, 34) are arranged so that the direction connecting the north and south poles is along the radial direction of the armature (20). A hybrid magnet type DC machine characterized by
前記永久磁石(33,34)の両磁気部(33a,33b,34a,34b)は、その外周面側に該両磁気部(33a,33b,34a,34b)を跨る磁気透過板材(41,42)が当接し、その磁気透過板材(41,42)と前記ポールコア(39,40)とで挟持されるように配置したことを特徴とするハイブリッド磁石型直流機。In the hybrid magnet type DC machine according to claim 2 or 3,
The magnetic portions (33a, 33b, 34a, 34b) of the permanent magnet (33, 34) are magnetically permeable plate members (41, 42) straddling the magnetic portions (33a, 33b, 34a, 34b) on the outer peripheral surface side. ) And the magnetically permeable plate material (41, 42) and the pole core (39, 40).
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